山地复杂地形条件下的三维地震勘探方法

摘要：在地震地质条件较好，地势平坦的地区，采区三维地震勘探作为一种先进的勘探技术取得了良好的地质效果和经济效益。山区复杂地质条件下的三维地震勘探起步较晚，但近几年采也取得了一定突破，并在部分地区进行了成功的运用。

关键词：山地复杂地形地震勘探技术方法

采集三维地震勘探是把地震方法扩展到三维空间，在野外数据采集时是在一定的面积上进行观测。它与通常采用的二维地震勘探方法相比较，突破了二维地震勘探在数据采集时单线观测，在资料解释时横向上多以地质规律进行推测判断的局限，因此大大地提高了地震资料的解释精度和解释成果的可靠性。近年来，三维地震勘探以其特有的优势，在全国范围内得到迅速推广，特别是采区勘探，大多以三维地震勘探的形式展开。但这些三维地震勘探多在地震地质条件较好，地势平坦的地区进行。为各地生产矿井的合理布置与掘进提供了准确可靠的地质资料，给矿区带来了巨大的经济效益。而山区地震勘探由于受到各种条件的制约，三维地震勘探近几年才在山区普遍开展。

一、三维地震勘探技术工作步骤

应用三维地震勘探技术查找资源，主要有野外地震数据资料采集、室内地震数据处理、室内地震资料解释三个步骤，它是一项综合工程，每个步骤都需要精心设计，而且这三个步骤既相互独立，又相互影响，并且每一步骤都需要先进的计算机硬件和软件的支撑才能顺利完成。

1、野外地震数据资料采集

野外地震数据资料采集是地质工作人员利用相关的仪器在勘探区域采集数据的过程。对数据的真实性要求很高，以保证室内数据处理的准确性。主要完成测量设计、钻浅井孔和埋炸药（在使用炸药震源时）、埋检波器、布置电缆线、记录参数等工作。首先根据测区的地质―地球物理特征进行测量工作，即定好测线、爆炸点和接收点之间的位置。其次是挖井和埋炸药，地质人员挖掘出可埋下炸药的浅井，并将适量炸药放人井中，目的是产生爆炸振动，发出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并记录下相关参数。野外工作的主要任务是采集参数，主要包括道距、排列线距、爆炸线距、最大爆炸检距、最小炮检距、总覆盖次数、检波器或炮点的组合形式，以及特性计算等。野外采集方法如下：

（1）利用卫片、地质图、地形图等辅助选线定点。

（2）采用灵活多变的野外采集方法:1）优选激发点位置技术―“五避五就”。在岩层露头区“五避五就”原则：避干就湿、避高就低、避碎就整、避陡就缓、避土就岩；在黄土区“五就五避”原则：避高就低（地形）、避低就高（近地表速度）、避土就砾（黄土或砾石）、避厚就薄（黄土）、避干就湿（黄土含水性）。2）灵活多变的施工方法―“五个灵活：A灵活观测系统，根据主要地质目标采用增加覆盖次数、改变道距、不对称接收等多种观测系统进行观测。B灵活井深。根据表层结构调查确定的高速层位置后逐点设计激发井深，进而改善激发条件，确保在高速层中激发，提高资料信噪比。C灵活药性。对地震勘探来说，在岩层中激发时，激发效果的好坏是爆炸冲击波起主导作用，但对于黄土砾石、厚黄土等其它激发介质条件，则爆生气体起主要作用，因而，选用炸药类型必须与工区内的激发介质联系起来，根据激发围岩不同选用不同密度和爆速的炸药，做到炸药类型和井下围岩密度相匹配!进而有效改善激发效果（图1）。D灵活检波器组合方式。基于地表条件的检波器组合方式选择主要根据不同地表条件和地段逐段设计组合高差和组合图形改善检波器与大地的耦合条件，确保组合效应。

图1黄土砾石中不同药性激发单炮对比图

2、 三维地震勘探数据处理

三维地震数据处理包括两个方面：(1)地形测量数据的处理，(2)地震数据的处理。地形测量数据的处理工作主要是检查原始数据的可靠性，对数据进行编辑、校正、标定和滤波等，最后绘制测线分布图、炮点位置图、检波点位置图、测区地形平面图和立体图等。地震数据的处理基本上和二维地震数据处理相同，主要在剩余静校正、速度分析和偏移方法上有较大差异。

3、三维地震勘探资料解释

三维地震勘探资料解释工作包括两个方面的内容：

(1)将经过计算机处理的数据进行各种显示和做图；

(2)根据所得到的各种图件进行地质解释；通过地质解释获得探区范围内有价值的地下构造和它的发育史情况、岩性变化和含油气前景等情况。进而结合其他地球物理勘探资料和钻探所得的地质资料指出有利于油气等矿产资源的存在位置和地层段，划分出有利地区和部位。最后写出总结报告，估算地质储量并提出开发方案。

二、三维地震勘探施工方法

由于山区地形复杂、基岩出露，山区地震勘探存在诸如无法成孔，或炮孔浅，干扰波大等诸多因素的影响，针对这一情况采取了如下方法来克制这些困难，以确保野外资料的采集质量。

1、采用规则观测系统和特殊观测系统相结合，尽量满足叠加次数，保证共反射点在全区内的均匀分布。

2、在基岩埋藏较浅地段，采用空压机成孔，尽量保证在岩石中激发；在基岩出露地段，用凿岩机成孔；在孔浅处采用组合井进行施工，避免了大药量引发干扰大的影响。

3、针对山区面波干扰大的情况，在理论允许的情况下，尽量选择最大的最小炮检距，以控制面波干扰。

4、由于山区施工产生的飞石，岩石碎片对设备和人员的威胁较大，因此我们在尽量选择最大的最小炮检距之外，采用了端点下倾发炮的方式进行施工，来避免飞石和岩石碎片对设备和人员的伤害。

总之，三维地震勘探技术是未来的一种很重要的勘探油气等资源的方法，将会以多视角、全方位的三维可视化方法，精细解释地质构造，为使用者提供更好的地质成果。

参考文献

1、邹贤华，准噶尔盆地南缘山地地震勘探采集方法与技术，天然气工业，2005,25(2)

2、崔树果，山地地震勘探采集方法研究，西北地质，2004,37(4)

3、阎世信，山地地球物理勘探技术，石油工业出版社，2009，36,3）王聪权

山西省煤炭地质物探测绘院 山西 030600

摘要：在地震地质条件较好，地势平坦的地区，采区三维地震勘探作为一种先进的勘探技术取得了良好的地质效果和经济效益。山区复杂地质条件下的三维地震勘探起步较晚，但近几年采也取得了一定突破，并在部分地区进行了成功的运用。

关键词：山地复杂地形地震勘探技术方法

采集三维地震勘探是把地震方法扩展到三维空间，在野外数据采集时是在一定的面积上进行观测。它与通常采用的二维地震勘探方法相比较，突破了二维地震勘探在数据采集时单线观测，在资料解释时横向上多以地质规律进行推测判断的局限，因此大大地提高了地震资料的解释精度和解释成果的可靠性。近年来，三维地震勘探以其特有的优势，在全国范围内得到迅速推广，特别是采区勘探，大多以三维地震勘探的形式展开。但这些三维地震勘探多在地震地质条件较好，地势平坦的地区进行。为各地生产矿井的合理布置与掘进提供了准确可靠的地质资料，给矿区带来了巨大的经济效益。而山区地震勘探由于受到各种条件的制约，三维地震勘探近几年才在山区普遍开展。

一、三维地震勘探技术工作步骤

应用三维地震勘探技术查找资源，主要有野外地震数据资料采集、室内地震数据处理、室内地震资料解释三个步骤，它是一项综合工程，每个步骤都需要精心设计，而且这三个步骤既相互独立，又相互影响，并且每一步骤都需要先进的计算机硬件和软件的支撑才能顺利完成。

1、野外地震数据资料采集

野外地震数据资料采集是地质工作人员利用相关的仪器在勘探区域采集数据的过程。对数据的真实性要求很高，以保证室内数据处理的准确性。主要完成测量设计、钻浅井孔和埋炸药（在使用炸药震源时）、埋检波器、布置电缆线、记录参数等工作。首先根据测区的地质―地球物理特征进行测量工作，即定好测线、爆炸点和接收点之间的位置。其次是挖井和埋炸药，地质人员挖掘出可埋下炸药的浅井，并将适量炸药放人井中，目的是产生爆炸振动，发出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并记录下相关参数。野外工作的主要任务是采集参数，主要包括道距、排列线距、爆炸线距、最大爆炸检距、最小炮检距、总覆盖次数、检波器或炮点的组合形式，以及特性计算等。野外采集方法如下：

（1）利用卫片、地质图、地形图等辅助选线定点。

（2）采用灵活多变的野外采集方法:1）优选激发点位置技术―“五避五就”。在岩层露头区“五避五就”原则：避干就湿、避高就低、避碎就整、避陡就缓、避土就岩；在黄土区“五就五避”原则：避高就低（地形）、避低就高（近地表速度）、避土就砾（黄土或砾石）、避厚就薄（黄土）、避干就湿（黄土含水性）。2）灵活多变的施工方法―“五个灵活：A灵活观测系统，根据主要地质目标采用增加覆盖次数、改变道距、不对称接收等多种观测系统进行观测。B灵活井深。根据表层结构调查确定的高速层位置后逐点设计激发井深，进而改善激发条件，确保在高速层中激发，提高资料信噪比。C灵活药性。对地震勘探来说，在岩层中激发时，激发效果的好坏是爆炸冲击波起主导作用，但对于黄土砾石、厚黄土等其它激发介质条件，则爆生气体起主要作用，因而，选用炸药类型必须与工区内的激发介质联系起来，根据激发围岩不同选用不同密度和爆速的炸药，做到炸药类型和井下围岩密度相匹配!进而有效改善激发效果（图1）。D灵活检波器组合方式。基于地表条件的检波器组合方式选择主要根据不同地表条件和地段逐段设计组合高差和组合图形改善检波器与大地的耦合条件，确保组合效应。

图1黄土砾石中不同药性激发单炮对比图

2、 三维地震勘探数据处理

三维地震数据处理包括两个方面：(1)地形测量数据的处理，(2)地震数据的处理。地形测量数据的处理工作主要是检查原始数据的可靠性，对数据进行编辑、校正、标定和滤波等，最后绘制测线分布图、炮点位置图、检波点位置图、测区地形平面图和立体图等。地震数据的处理基本上和二维地震数据处理相同，主要在剩余静校正、速度分析和偏移方法上有较大差异。

3、三维地震勘探资料解释

三维地震勘探资料解释工作包括两个方面的内容：

(1)将经过计算机处理的数据进行各种显示和做图；

(2)根据所得到的各种图件进行地质解释；通过地质解释获得探区范围内有价值的地下构造和它的发育史情况、岩性变化和含油气前景等情况。进而结合其他地球物理勘探资料和钻探所得的地质资料指出有利于油气等矿产资源的存在位置和地层段，划分出有利地区和部位。最后写出总结报告，估算地质储量并提出开发方案。

二、三维地震勘探施工方法

由于山区地形复杂、基岩出露，山区地震勘探存在诸如无法成孔，或炮孔浅，干扰波大等诸多因素的影响，针对这一情况采取了如下方法来克制这些困难，以确保野外资料的采集质量。

1、采用规则观测系统和特殊观测系统相结合，尽量满足叠加次数，保证共反射点在全区内的均匀分布。

2、在基岩埋藏较浅地段，采用空压机成孔，尽量保证在岩石中激发；在基岩出露地段，用凿岩机成孔；在孔浅处采用组合井进行施工，避免了大药量引发干扰大的影响。

3、针对山区面波干扰大的情况，在理论允许的情况下，尽量选择最大的最小炮检距，以控制面波干扰。

4、由于山区施工产生的飞石，岩石碎片对设备和人员的威胁较大，因此我们在尽量选择最大的最小炮检距之外，采用了端点下倾发炮的方式进行施工，来避免飞石和岩石碎片对设备和人员的伤害。

总之，三维地震勘探技术是未来的一种很重要的勘探油气等资源的方法，将会以多视角、全方位的三维可视化方法，精细解释地质构造，为使用者提供更好的地质成果。

参考文献

1、邹贤华，准噶尔盆地南缘山地地震勘探采集方法与技术，天然气工业，2005,25(2)

2、崔树果，山地地震勘探采集方法研究，西北地质，2004,37(4)

3、阎世信，山地地球物理勘探技术，石油工业出版社，2009，36,3）